本申请提供了一种光源系统以及激光投影显示设备，应用于激光投影显示领域中，该光源系统包括：红外激光光源和非线性光学晶体阵列，非线性光学晶体阵列的输入端连接红外激光光源的输出端，非线性光学晶体阵列用于将红外激光光源产生的红外激光进行频率转换后并输出，红外激光光源为泵浦光源，非线性光学晶体阵列包括至少一个非线性光学晶体，每个非线性晶体用于输出单模高斯光束，非线性光学晶体阵列的输出端输出的为同轴可见高斯激光光束，同轴可见高斯激光光束为激光投影显示提供光源。本申请提供的光源系统，结构简单，体积小、功耗比较低。从根本上满足了高光束质量，低功耗，极简封装架构和低成本封装工艺的要求。